新疆阿克苏地区富士系不同品种苹果果皮色素类物质含量的差异

周 群，贾亚男，栗博文，洁仁高娃，王江波,3

(1.塔里木大学 植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2.南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室，新疆 阿拉尔 843300；3.塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室，新疆 阿拉尔 843300)

1 引言

苹果(MaluspumilaMill.)是我国主要水果之一，在植物分类学上属于蔷薇科、仁果亚科中的苹果属，是集中生长在温带及亚温带的落叶乔木果树，全世界苹果属植物约有35个种、1万多个品种[1]。苹果最早栽植于我国新疆和河西走廊，中亚细亚及欧洲中东部地区也有早期栽培苹果的发现，我国栽培苹果的历史可以追溯到2000多年前，目前我国的苹果生产在世界水果生产贸易中具有重要作用,是第一大苹果生产国和消费国[2]。 我国具有悠久的生产历史和得天独厚的地理、气候、人力资源和市场条件，我国苹果产区主要分布在西北黄土高原(陕西、甘肃)、渤海湾区(山东、辽宁)、黃河故道区(河南)、西南高地(云南、贵州)、新疆(阿克苏)等地区[3]。新疆作为世界苹果的起源地之一，苹果栽种历史悠久，种质资源丰富[4]，是我国苹果新兴产区，产量居全国苹果产量第8位，产量184万t。红富士苹果是新疆地区主要栽培品种，主要种植区域在阿克苏地区的红旗坡农场，阿克苏地区苹果种植面积2.53万hm2，占全疆面积的30.19%，产量79.58万t，占全疆产量的46.63%[5]，阿克苏红富士苹果深受人们喜爱和追捧，被评选为“中国国家地理标志产品”，成为继山东烟台、甘肃静宁之后的又一个家喻户晓的苹果区域性强势品牌。

苹果果实色泽在很大程度上决定了果实的商品价值，是苹果重要的外观品质，改善苹果果实色泽，提高苹果着色程度，一直是苹果种植者和育种者追求的目标，而类胡萝卜素、叶绿素和花青素三大类植物色素决定了苹果果皮的颜色[6,7]，本试验以新疆阿克苏产区主栽的5个富士系苹果：烟富3、美乐、烟富8、烟富6和2001富士作为试验材料，研究其在果实成熟期果皮色素类物质的含量差异，为新疆富士苹果产业的优质高效发展提供理论基础。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验选择阿克苏地区红旗坡农场果园种植的富士系苹果：烟富3、美乐、烟富8、烟富6、2001富士5个苹果品种的果皮作为试验材料，其中各品种均为盛果期果树，管理水平中等。

2.2 试验材料的外观表型及品种特性

烟富3：果实圆形或长圆形，果形端正，单果重大，色泽浓红，光泽美观，果肉淡，肉质爽脆，汁液多、风味香甜。

烟富6：果实大型，单果重与烟富3相似；果实圆至近长圆形，易着色，色浓红，果面光洁，果皮较厚，果肉淡黄色，致密硬脆，汁多，味甜，丰产、耐贮。

烟富8：品种为长圆形，外观面很光滑，着色均匀，颜色很浓艳，果肉呈现淡黄色，肉质细腻，脆甜多汁，甜而不腻。

美乐：品种果实长圆形，平均单果重与烟富3相近，果面光洁，色泽红润且着色面积大，果肉黄白色，肉质脆，汁液多，酸甜适口。

2001富士：底色黄绿，着密集鲜红色条纹，果面光滑，蜡质多，果皮较薄，果肉黄白色，肉质较脆，汁液多(图1)。

图1 富士系不同品种苹果的外观表型

2.3 试验方法

根据苹果花期物候期观测结合苹果生长期栽培管理技术管理，在10月下旬商品成熟期采收。每个品种选取3株树，于每株树冠外围不同方向随机选取果形良好、大小基本一致、成熟度一致、无病虫害和机械损伤的10个果实，共取30个果实作为样品，带回实验室对果实进行清洗，在冰板上进行削皮，并及时对果皮进行液氮处理，后保存至-80 ℃冰箱备用。

2.4 样品提取及含量测定

2.4.1 花青素的测定

将预存样品从-80 ℃超低温冰箱取出，于液氮中研磨至粉末状。取0.5 g样品粉末悬浮于10 mL1%盐酸甲醇中充分混匀后于4 ℃黑暗浸提24 h。 取1 mL上述提取液，分别加入4 mLNaAc缓冲液(pH=4.5)和KCL缓冲液(pH=1.0)混匀，4 ℃静置15 min。

缓冲液的配制：准确称取液氮研磨后的样品0.4 g分别用2 mLpH1缓冲液(含50 mmol/LKCL和150 mmol/LHCL)和pH值4.5(含400 mmol/LNaAc和240 mmol/LHCL)在低温下抽提2 h；抽提完成后，在12000 r，4 ℃条件下离心15 min；取上清液测量510 nm的吸收光值(酶标仪TECAN infinite 200 PRO)。8000 r/min离心10 min，取上清待测。

花青素浓度(FWμg/g)=(ApH1-ApH4.5)×1000×484.8/24825×6。

其中ApH1代表pH1抽提液的吸光度，ApH4.5代表pH4.5抽提液的吸光度；484.8为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷花青素的分子量；24825为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷花青素在510 nm下的摩尔吸收系数；6代表稀释系数

2.4.2 叶绿素的测定

称取果皮0.2 g，加入预冷的95%的酒精研磨成浆，6000 r/min离心10 min，取上清液，沉淀再用95%的酒精洗1次，离心，合并上清液，并定容至20 mL，于470 nm、649 nm、665 nm处测定其光吸收值，根据公式计算叶片的叶绿素及类胡萝卜素含量。

Ca=13.95×D665-6.88×D649

(1)

Cb=24.96×D649-7.32×D665

(2)

Cx﹒c=(1000D470-2.05Ca-114.8Cb)/245

(3)

叶绿素的含量(mg/g)=[叶绿素的浓度×提取液体积×稀释倍数]/样品鲜重(或干重)

(4)

式(1)～式(3)中,Ca、Cb分别为叶绿素a和b的浓度：Cx﹒c为类胡萝卜素的总浓度；D665、D649、D470分别为叶绿体色素提取液在波长665 nm、649 nm、470 nm下的光密度。

2.5 数据统计与分析

采用Excel软件制作图表，用DPS7.5统计软件对试验数据进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 不同品种苹果果皮叶绿素含量的差异

由图2可知，烟富3、2001富士、美乐、烟富6、烟富8 5个品种之间叶绿素a的含量无显著性差异，说明这五个品种之间的叶绿素a的含量相近，而美乐的叶绿素a含量最高，含量为27.908 μg/gFW;烟富3的含量最低，含量为19.726 μg/gFW。由图3可以看出，美乐的叶绿素b的含量最高，含量为55.734 μg/gFW，显著高于烟富3和2001富士，而和烟富6、烟富8无显著差异，而2001富士的叶绿素b的含量最低，含量为25.164 μg/gFW，烟富6和烟富8果皮叶绿素b含量无显著差异。由图4可知，对于果皮的总叶绿素含量，美乐的含量显著高于烟富3和2001富士，而与烟富6、烟富8无显著差异，美乐总叶绿素含量为83.642 μg/gFW，而2001富士的总叶绿素含量最低，含量为50.445 μg/gFW，烟富6和烟富8果皮总叶绿素含量无显著差异。

图中不同小写字母代表差异显著(P<0.05),下同图2 富士系不同品种苹果果皮叶绿素a含量

图3 富士系不同品种苹果果皮叶绿素b含量

图4 富士系不同品种苹果皮总叶绿素含量

3.2 不同品种苹果果皮类胡萝卜素含量的差异

阿克苏地区富士系不同品种苹果果皮类胡萝卜素含量的测定结果由图5可以看出，烟富8和美乐果皮中类胡萝卜素含量显著低于其他3个品种，2001富士的类胡萝卜素含量最高，含量为15.957 μg/gFW;美乐果皮中类胡萝卜素含量最低,含量为4.619 μg/gFW。烟富3、2001富士和烟富6果皮中类胡萝卜素含量无显著差异。

图5 富士系不同品种苹果果皮类胡萝卜素含量

3.3 不同品种苹果果皮花青素含量的差异

阿克苏地区富士系不同品种苹果果皮花青素含量的测定结果见图6，可以看出对于不同品种苹果果皮花青素的含量2001富士的含量最高，显著高于其他品种，含量为9.239 μg/gFW。烟富3、美乐、烟富6、烟富8 4个品种之间无显著性差异，其中含量最低的是烟富3，含量为3.2847 μg/gFW。

图6 富士系不同品种苹果果皮花青素含量

3.4 苹果果皮色素类物质指标间的相关性分析

由表1可知，苹果果皮中叶绿素b含量与总叶绿素含量呈极显著正相关，说明叶绿素b含量越高，总叶绿素含量越大，同时也说明叶绿素b的含量对总叶绿素含量的影响较叶绿素a大；类胡萝卜素含量与叶绿素a含量呈负相关关系，说明苹果在成熟过程果皮色素类物质类胡萝卜素积累越多，果皮中的叶绿素a含量就越少；类胡萝卜素含量与叶绿素b含量和总叶绿素含量呈显著负相关，说明果皮中类胡萝卜素积累越多，叶绿素b的降解越多，总叶绿素含量也越少。花青素含量与叶绿素b和总叶绿素含量呈负相关，而与果皮类胡萝卜素有正相关关系，说明苹果在成熟过程果皮色素类物质表现为叶绿素降解同时伴随花青素、类胡萝卜素逐渐积累，果皮叶绿素降解越多、果皮褪绿越彻底，果皮花青苷和类胡萝卜素积累越好，叶绿素降解特别是叶绿素b和果皮类胡萝卜素积累关系尤为密切，两者显著负相关。

表1 苹果果皮色素类物质指标间相关系数

4 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 阿克苏富士苹果果皮花青素含量与果实色泽的比较分析

花青素的含量关系着苹果果皮红色着色的程度，而叶绿素与类胡萝卜素的含量决定着苹果果皮的底色的亮度，叶绿素使苹果果皮表现出绿色，类胡萝卜素使苹果果皮表现出黄色，苹果果实着色与花青素含量和成分密切相关[8]。本实验结果表明5个品种花青素含量变化皆受叶绿素和类胡萝卜素影响，花青素值与叶绿素b呈负相关，但与类胡萝卜素呈正相关，赵文恩[9]提出果实的外观颜色是多种色素共同作用的结果，不单单是花青素的问题，漂亮的红色果除因果皮花色素浓度所反映的颜色外，其背景色即类胡萝卜素与叶绿素的混合色也是一决定因素，其中类胡萝卜素更为重要，含量也高。闫忠业[10]通过研究表明红将军在采收时果皮花青素含量最高, 同时其叶绿素含量最低，这是红将军果皮色泽优于其他品种的重要原因。苹果着色与花青素呈正相关，于洪华等[11]在着色调查的同时测定苹果的花青素含量也发现，苹果果皮花青素含量与着色面积的增长趋势一致，本试验中2001富士的花青素和类胡萝卜素含量都是最高，总叶绿素含量最低，所以综合得出2001富士为色泽最优品种。花青素含量多少对苹果色泽起决定作用[12]，其含量从低到高时果实依次表现出少量着色、大部着色、鲜红色及紫红色等不同色泽[13]。根据花青素的含量，得出5个品种色泽优劣排序：2001富士>烟富8>美乐>烟富6>烟富3。

4.1.2 阿克苏富士苹果果皮叶绿素和类胡萝卜素含量的比较分析

叶绿素和类胡萝卜素是果实重要的色素,在为果实带来色彩之外，其还有其他的很重要的生理功能，叶绿素和类胡萝卜素参与了光捕获，对光系统起保护作用[14,15]。本实验结果表明苹果果皮中叶绿素b含量与总叶绿素含量呈极显著正相关，说明叶绿素b的含量对于总叶绿素含量影响是最大的；而类胡萝卜素含量与总叶绿素含量呈显著负相关，这与孟蕊[16]得出的结论一致，在苹果果实发育过程中，果皮中的类胡萝卜素含量变化因品种不同而有所差异，对于大多数的品种来说，随着果实的成熟，果皮中的叶绿素逐渐开始降解，类胡萝卜素的合成增加，但是在有些品种中，比如‘新红星’，在果实成熟时的着色过程中，叶绿素、类胡萝卜素的含量均有所上升[17～19]。

4.2 结论

本试验结果表明2001富士花青素含量最高，而烟富3花青素含量最低，5个品种果皮花青素含量高低排序：2001富士>烟富8>美乐>烟富6>烟富3；美乐叶绿素a含量最高，而烟富3叶绿素含量最低，5个品种叶绿素a含量高低排序：美乐>2001富士>烟富6>烟富8>烟富3；美乐叶绿素b含量最高，2001富士含量最低，5个品种叶绿素b含量高低排序：美乐>烟富8>烟富6>烟富3>2001富士；美乐的总叶绿素含量最高，2001富士的含量最低，5个品种果皮总叶绿素含量高低排序：美乐>烟富8>烟富6>烟富3>2001富士；2001富士类胡萝卜素含量最高，而美乐类胡萝卜素含量最低，5个品种苹果果皮类胡萝卜素含量差异排序2001富士>烟富3>烟富6>烟富8>美乐。根据试验数据分析得出类胡萝卜素含量与花青素含量、叶绿素含量存在相关性，其中花青素与类胡萝卜素呈正相关，而类胡萝卜素含量与总叶绿素含量呈显著负相关。在市场上红色苹果较为消费者所喜爱，因此苹果色素类物质的形成一直受到各国果树科研工作者的关注也做了大量的研究，花青素是苹果果皮色素的主要成分，其含量和组分直接决定着果实的色泽品质[20]，在本次试验中2001富士花青素含量最高，是色泽最优的品种，最后得出5个品种色泽优劣排序：2001富士>烟富8>美乐>烟富6>烟富3。